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特集 : 自動車軽量化 FEATURE : Automotive weight reduction ( 解説 ) 自動車用アルミ板, 押出材, 鍛造サスペンション事業のグローバル展開 Global Marketing Strategies for Automotive Aluminum Sheet,

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まえがき=自動車の安全性向上のため法規やアセスメン トが強化され,安全部材の重量増加が進むとともに電装 部品の増加も進んでいる。いっぽうで,自動車の燃費規 制は年々厳しくなっている。日本,欧州,中国および北 米の2015年~2030年の燃費規制の現状と将来の目標値を 図 1 に示す1 )  このような背景から,自動車の軽量化や電動化は避け られない課題であり,鉄鋼材料に比べて比重が 1 / 3 と 小さいアルミ合金にとっての新たな適用分野として先ず 国内での採用を拡大し,海外へとグローバル展開を進め ている。  本稿では,現在当社が進めているアルミ板,押出材, および鍛造サスペンション事業におけるグローバル展開 の概要を述べる。

1 .自動車用アルミ板材の海外展開

1. 1 自動車用アルミ板材の開発と自動車ボデーへの適用  自動車ボデーパネルへのアルミ板材の適用は,日本国 内では1985年に始まり,1990年代の前半にかけて自動車 メーカ各社での採用が広まった(図 2 2 ))。この時期に は,日本国内で独自の合金開発が活発に行われ,成形性 に優れ,SSマークの発生を抑制した5000系合金が先ず 実用化された。1990年代中頃には日本経済の低迷に伴っ てアルミパネルの採用はいったん減少したが,この間に も自動車ボデー用のアルミ合金の開発は精力的に続けら れた。とくに6000系合金は,自動車ボデーの塗装焼付け 時の熱によって時効硬化するベークハード性に優れるこ とから開発が進められた3 ),4 )。この6000系合金はその 後,量産車への本格的なアルミ化が進展した2000年代に 入って改めて主流となり,現在に至っている。  いっぽう欧米においては同時期に,燃費やCO2の排出 規制が一段と強まり,自動車ボデーへのアルミ板材の適 用が日本国内でのそれを凌(しの)ぐ速さで進んでいる。 これに伴い,北米では6111合金および6022合金,欧州で は6016合金および6014合金といった自動車ボデー用アル ミ合金の規格化も進められた。また,自動車ボデーにア ルミ板材を適用する上での成形や接合,塗装などの適用 技術の開発も精力的に進められている。 1. 2 自動車向けアルミ板材の技術開発における当社の 海外展開  前節のとおり,欧米での自動車ボデーへのアルミ板材 の適用および技術開発が日本国内に比べて急速に進む状

自動車用アルミ板,押出材,鍛造サスペンション事業の

グローバル展開

Global Marketing Strategies for Automotive Aluminum Sheet, Extrusion

and Forged Suspension Businesses

■特集:自動車軽量化 FEATURE : Automotive weight reduction

(解説)

The need to reduce the weight of automobiles has been increasing year by year due to fuel efficiency regulations responding to environmental issues. Since the 1980s, there has been a gradual increase in the use of aluminum sheets for automotive body panels, aluminum extrusions for bumper reinforcements and door beams, and aluminum forgings for suspension parts. Aluminum has now become indispensable as an automotive material. Kobe Steel has been developing overseas business by utilizing the material technology, production technology, and application technology for automotive parts; these technologies have been cultivated in response to the requirements of Japanese automobile manufacturers. This article outlines the technological developments in each type of business, the development of overseas production plants, and the company's efforts to globally supply products of the same quality as those in Japan. 高木康夫*1(博士(工学)) Dr. Yasuo TAKAKI 阪本正悟 *2 Shogo SAKAMOTO 岡 貴志 *3 Takashi OKA 橋本成一 *3 Narikazu HASHIMOTO * 1 アルミ・銅事業部門 アルミ板自動車材営業部 * 2 アルミ・銅事業部門 大安製造所 * 3 アルミ・銅事業部門 長府製造所 アルミ押出工場 図 1 日米欧中の乗用車における燃費・CO2基準の強化の動き1 ) (燃費基準はCO2量に換算)

Fig. 1 Movement of fuel consumption and CO2 criteria stricter in

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況にあった。そこで当社は,日米共同での技術開発を進 めるべく,Alcoa社と合弁で「神鋼アルコア輸送機材㈱」, お よ び「Alcoa Kobe Transportation Products, INC.」 をそれぞれ日本および米国に設立した。これらの合弁会 社においては自動車用アルミ板材の研究開発および販売 を行っている。  この合弁事業では,日米の自動車メーカに対して,自 動車ボデーパネル材の仕様を双方で共通化し,供給でき る体制を整えたことで高い評価をいただいた。また, 種々の適用技術についても双方で培った開発技術を融合 させ,提案力を高めることによって両社のパネル材の採 用拡大に結びついた。  その後,日米での自動車用アルミ板材市場規模がさら に拡大したことなどを背景に2007年に合弁事業を解消 し,日本国内での自動車用アルミ板材の研究開発は当社 単独で行う形となった。

  つ い で 当 社 は,2013年 にHydro Aluminium Rolled Products GmbH(以下,Hydro社という)と自動車用 アルミパネル材に関する技術協力契約を締結した。これ は,技術情報や知的財産,製造ノウハウの使用許諾およ びそれらの技術サポートについての包括的なものであ る。とくに欧州系自動車メーカ向けにグローバルに同等 品質の材料を提供することを目的としている。この技術 協力は現在も継続しており,当初の目的どおり欧州系メ ーカのアルミ板材仕様や将来ニーズの把握に加え,それ に沿った材料開発および供給体制の構築につながってい る。  欧州系メーカでは自動車用アルミ板材に求められる表 面処理や潤滑剤などに代表される欧州エリア独自の技術 が多い。これらに対応する生産技術を短期間で確立でき たことは,Hydro社との技術協力が有効に活用されたも のと考えられる。Hydro社との連携はさらに,当社の 3 次元アトムプローブ( 3 DAP)による金属組織解析技術 を活用することによって6000系合金の時効析出挙動を解 明しようとする最先端の学術研究にも発展している5 ),6 ) 1. 3 当社の自動車用アルミ板材供給の海外展開  当社における自動車用アルミ板材の海外供給は,2003 年の韓国への輸出に始まる。ついで2008年に中国,2013 年には北米,豪州への輸出を開始している。最も多い時 期には 6 箇国に供給し,当社自動車用アルミ板材生産量 に占める海外ユーザの比率が過半を占めるに至った。こ の海外供給の実現には,前述のAlcoa社およびHydro社 とのパートナシップによる早期需要の把握と各ユーザ仕 様への対応が効果的であった。さらに,日本国内での量 産対応実績およびアルミ板材料のみではない自動車ボデ ーへのアルミ板材適用技術も重要なポイントとなってい る。  自動車用アルミ板材の需要は現在も世界的に拡大し続 けている。とくに世界最大の自動車生産国となった中国 では,環境問題から自動車の排ガス規制や燃費規制が一 層強化される見通しであり,車体の軽量化ニーズに伴う アルミ材の需要拡大が見込まれている。  こうした背景のもと,当社は2014年に中国天津市に神 鋼汽車鋁材(天津)有限公司(以下,神鋼汽車鋁材とい う)を設立し,中国での自動車用アルミ板材の製造を開 始した。神鋼汽車鋁材は冷間圧延後のコイルを連続熱処 理する工程のほか,この後に表面処理を施す工程および スリッタ,シヤーなどの精整工程の各設備を有してお り,日本国内と同様の高品質なアルミパネル材を現地供 給できる。当社真岡製造所から神鋼汽車鋁材へ冷間圧延 コイルを供給するスキームにて,真岡製造所から輸出し ていた中国ユーザへの供給切り替えをスタートし,並行 して進めた新規顧客の開拓とが相まって順調に生産を伸 ば し て い る。 ま た,2017年 に は 韓 国Novelis Korea Limitedとの合弁会社「Ulsan Aluminum, Ltd.」(以下, Ulsan Aluminumという)を設立して韓国において冷間 図 2 日本国内での自動車ボディパネル(フード)のアルミ化2 )

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圧延コイルを製造し,中国の神鋼汽車鋁材および日本の 真岡製造所へ供給する体制を構築した(図 3 )。  今後は,さらに拡大が見込まれる中国および日本国内 での自動車アルミ板需要に対しても,上工程は真岡およ びUlsan Aluminumの 2 拠点,下工程は真岡製造所およ び神鋼汽車鋁材の 2 拠点と拡大した供給能力にて高品質 なアルミ板材を安定的に供給していく。

2 .自動車部品へのアルミ押出材の適用動向と

海外展開

2. 1 自動車部品へのアルミ押出材適用動向  アルミ押出材は,エンジンの熱交換機用押出管や多穴 形材などの小型断面の押出素材として1960年代より適用 が拡大してきた。1980年代には車体構造材にもアルミ合 金が適用され,板材や中空押出材などが使用されるよう になってきた。さらに1990年代以降にはABSハウジン グ材や衝突安全部材に適用されてきた。アルミ押出材 は,軽量性に加えて,鉄では困難な任意の肉厚配分を持 つ複雑な断面形状を得ることが可能であるため,自動車 軽量化の有効な手段である。  当社がこれまで注力してきた衝突安全部材であるバン パR/F材およびドアビーム材へのアルミ押出材の採用 は,着実に拡大している。今後は自動車の骨格材や,電 動化に伴って軽量化ニーズが高まっている部品など,新 たなアルミ化への需要の拡大が期待される。 2. 2 自動車用アルミ押出合金の開発状況  軽量化のためには,アルミ押出合金自体にも高強度化 が求められる。国内のバンパ材におけるアルミ化は1990 年代に耐力230MPa級の6000系合金から始まり,その後 耐力300 MPaを超える7000系合金の採用が進んでいる。 さらなる軽量化のため,近年ではより高強度な7000系合 金が求められている。  しかし,高強度な7000系合金では,応力腐食割れ (Stress Corrosion Cracking,以下SCCという)に対す る感受性が高くなるという問題がある。そのため当社で は,強度と耐SCC性の相反する特性をバランスさせた 7000系合金“7K55”の開発を行なった7 )。本合金は国 内メーカ向けバンパ材として生産をスタートし,今後, 海外工場での生産も検討している。  アルミ押出材の軽量化要求は現在も続いており,それ に伴う7000系合金の高強度化のニーズは依然として強 い。当社では現在でも,さらなる高強度化と耐SCC性 のバランスを目指した開発を進めている。 2. 3 自動車用アルミ押出材の今後の展開,グローバル 供給能力  当社アルミ押出材はこれまで,国内自動車メーカへの 供給をメインとして事業展開を行ってきた。しかし,近 年の同一モデルの海外展開や生産の多拠点化,貿易関税 の問題から現地生産化を求められるケースが増えてき た。主には,北米での供給能力が問われるケースが多く, ケンタッキー州ボーリンググリーン市において溶解から 加 工 ま で の 一 貫 生 産 拠 点 と し てKobelco Aluminum Products & Extrusions Inc.を資本金24百万ドルで設立 した。第一期工事では生産能力約500t/月の計画で加 工ラインから順次立ち上げ中である。  先ずは日系自動車メーカへの参入を計画しており,将 来的には北米自動車メーカへの参入を目指して活動して いる。 2. 4 北米での事業展開  北米での自動車素材は,小・中型車から大型車に至る までハイテンが主流となっている。しかしながら,前述 した世界各国で燃費規制が高まっていることを受けて, アルミ材の採用が増加するとの予測がある。北米でのア ルミ押出材は6000系合金が中心となっているため,高強 度化の要求が強い衝突安全部材をメインターゲットとし ている。  これまで国内でノウハウを蓄積したバンパおよびドア ビームを中心とし,当社の得意とする7000系合金押出材 を使用した提案を北米で展開していく。将来的なターゲ ットとしては,自動車の骨格部分となる構造用部材のロ ッカ材やサイドシルなどへも需要が拡大していくものと 想定している。

3 .アルミ鍛造サスペンション事業

3. 1 アルミ鍛造サスペンション事業展開の概要  サスペンション部品のアルミ鍛造化は1980年代後半よ り始まった。当初は自動車の運動性能向上を目的に,主 にスポーツ車に採用されていた。近年は,地球温暖化問 図 3 当社の中国向け自動車用アルミ板材の供給スキーム

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題を背景とする燃費・排ガス規制強化への対応,および 安全装備の追加などによる車両質量増加の抑制を目的 に,幅広い車種に採用が拡大している。  当社は1988年より国内でアルミ鍛造サスペンションの 生産を開始した。その後も設備の増強と生産性の改善を 図りながら拡大する需要に対応してきた。いっぽうで日 本の自動車メーカ各社は生産拠点を海外に移管してお り,同一品質での素材の現地供給を求めている。この要 求に対応するため当社は,2005年に北米,2012年に中国 にそれぞれ生産拠点を設立してきた。 3. 2  アルミ鍛造サスペンションの特徴  サスペンション部材の一例を図 4 8 )に示す。サスペ ンションは自動車本体とタイヤとをつなぐ,人体におけ る脚にあたる重要保安部品である。高強度・高信頼性が 求められ,運動性能や乗り心地にも大きく影響を与える 部品である。また乗り心地の観点から,ボデーやフレー ムといった「バネ上」と呼ばれる部位の質量と,タイヤ やサスペンションアームといった「バネ下」との質量バ ランスが重要である。 軽量化だけを考えると,自動車 の大部分を占めるボデー部の軽量化が最も効果が大きい が,ボデー部のみを軽量化しても質量バランスの不適切 による乗り心地の悪化を招くことが懸念される。このた め,製品性能を維持するためにもバネ下であるサスペン ション部も合わせて軽量化することが,自動車の軽量化 では必要といえる。  そのような背景から,従来のサスペンション部材であ る鋳鉄品あるいは鋼板プレス成型品からのアルミ化が進 展している。アルミ化にあたってはアルミ鍛造品やアル ミ鋳造品,アルミ板プレス成型品,アルミ押出成型品の 適用が考えられる。アルミ鍛造品はアルミ鋳造品に対し て材料強度が高いため,より大きな軽量化効果が得られ る。また,アルミ板プレス成型品やアルミ押出成型品に 比べて高い形状自由度を有することから,当社はアルミ 鍛造品がサスペンション部材に最適であると考えてい る。 3. 3  当社技術の特徴  当社はアルミ鍛造サスペンションの採用拡大を予測し て1988年に国内で生産を開始し,1990年代初頭に専用設 備を導入した後も改善を進めてきた。当社生産ライン は,アルミ鍛造ラインに隣接して鍛造用素材であるビレ ットを製造する鋳造ラインを配置しており,鍛造素材か ら鍛造完成品に至るまでのアルミ足回り鍛造品の一貫生 産体制を確立していることが最大の特長である。この一 貫生産体制の模式図を図 59 )に示す。一貫生産体制の 確立により,鍛造バリの完全リサイクルによる低コスト 化,素材輸送短縮によるリードタイム短縮,さらに品 質・生産などの一元管理が実現し,高効率な生産が可能 となった。  また,より軽量となる形状を提案できる設計技術や, より高強度な材料を提供できる合金開発技術を有するこ とも当社の大きな特長である。 3. 4 海外事業展開  国内での自動車販売台数の頭打ちにより,日本の自動 車メーカ各社が生産拠点を海外に移管している。また, 複数の国・地域で生産販売するグローバルプラットホー ム車へのアルミ鍛造品の採用が加速するのに伴い,アル ミ鍛造サスペンション部品の海外での現地調達化も望ま れるようになった。  これに対して当社は,全世界で求められるアルミ鍛造 品の需要に応えるべく,さらなる拡販のための技術開発 とともに,2005年以降は北米・中国での生産も開始し, 同一品質のサスペンション部品を世界レベルで供給でき る体制を構築した。技術開発と海外進出の歴史を図 610) に示す。当社のこれまでの事業展開は次の 3 期に分けら れる。  Ⅰ.国内での技術確立 (1988年~)  一貫生産体制によるアルミ鍛造サスペンション 部品の高効率生産の確立,および軽量化形状提案 による拡販体制の構築。  Ⅱ.技術の進化と北米進出 (2005年~)  海外での受注拡大を目的に,さらなる軽量化設 計技術の開発,高強度合金の開発,および海外拠 点でも日本と同一品質を生産するための品質安定 生産技術の構築。  Ⅲ.中国進出とグローバル車への対応 (2012年~)  北米工場で得られた海外工場設立の知見を生か した,安定生産による中国での拡販とグローバル 生産車種への拡販を展開。  とくに,初の海外進出を経験したⅡ期では,海外の経 験の浅い作業者でも安定した生産が可能となるように自 図 4 サスペンション部材の例 (ダブル・ウィッシュボーン方式フロントサスペンション)8 )

Fig. 4 Example of suspension members

(front suspension structure of double wishbone type)8 )

図 5 当社におけるアルミサスペンション部品の一貫生産体制9 )

Fig. 5 Integrated production system for forged suspension of

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動化技術を開発した。その結果,国内と同一品質の製品 を安定的に生産できるようになった。この技術はⅢ期の 中国進出時にも生かすことができた。  その後も需要の拡大に応じて設備増強を行ってきた。 表 1 に現在の各拠点の年間生産能力を示す。日米中 3 極 で年間13百万本の生産能力を有する。比較的大型車の販 売比率が高い北米では軽量化への要求が強く,アルミ鍛 造化の進展も早いため重点的に設備増強を行なった結 果,全体の53%の能力を占める 7 百万本の能力を持つに 至った。今後も需要の拡大に応じて能力増強を検討して いきたい。 むすび =今後,大きな拡大が期待される自動車分野のグ ローバル市場に対する当社のアルミ板,押出材,鍛造サ スペンション事業の展開について解説した。自動車用ア ルミ材の中でも, 3 分野ではそれぞれ異なる技術動向や マーケット特性があり,状況に合わせた事業展開を進め ていく。なおこれらの事業では,品質の確保をなにより 重視し,顧客の信頼に応えていく。   参 考 文 献 1 ) 富岡恒憲ほか. 日経 Automotive. 2016. 3, p.43. 2 ) (社)日本アルミニウム協会 自動車アルミ化委員会.“国内の 主 な ア ル ミ ボ デ ィ パ ネ ル( フ ー ド )採 用 車 ” 2009-03-11, https://www.aluminum.or.jp/jidosya/japanese/03/03-020304/03-02Localindex.htm, (参照2018-12-15) 3 ) 櫻井健夫ほか. 軽金属学会第87回講演概要集. 1994, p.185. 4 ) 高木康夫ほか. R&D神戸製鋼技報. 1997, Vol.47, No.2, p.6-8. 5 ) O. Engler et al. Materials Science Forum 877. 2016,

p.231-236.

6 ) C.D. Marioara et al. Proceedings of the 16th International Conference on Aluminum Alloys. 2018.

7 ) 志鎌隆広ほか. R&D神戸製鋼技報. 2017, Vol.66, No.2, p.90-93. 8 ) 稲垣佳也ほか. R&D神戸製鋼技報. 2009, Vol.59, No.2, p.22-26. 9 ) 福田篤実ほか. R&D神戸製鋼技報. 2007, Vol.57, No.2, p.61-64. 10) 中村 元ほか. R&D神戸製鋼技報. 2017, Vol.66, No.2, p.99-102.

図 6 当社におけるアルミ鍛造サスペンションの技術開発および海外進出の歴史10)

Fig. 6 History of technology development and overseas expansion of forged suspension of aluminum alloy in Kobe Steel10)

表 1 各拠点の年間生産能力

Fig. 1  Movement of fuel consumption and CO 2  criteria stricter in  passenger car 1 )
Fig. 2  Application of aluminum sheet for automotive body (hood) panels in Japan 2 )
Fig. 3  Supply scheme of automotive  aluminum sheet to China by Kobe steel group
図 5  当社におけるアルミサスペンション部品の一貫生産体制 9 ) Fig. 5  Integrated  production  system  for  forged  suspension  of
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参照

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